钳形电流表的原理及应用

钳形电流表是电工常备的测量仪表之一,是将可以开合的磁路套在被测载流的导线上测量电流值的仪表。通常在测量电流时,需要将被测电路断开,将电流表或电流互感器的原边串接到电路中进行测量,为了在不断开电路的情况下测量电流,就需要使用钳形电流表,钳形电流表的俗称为钳表、卡表,它的最大特点就是无需断开被测电路,就能够实现对被测导体中电流的测量,所以特别适合于不便断开线路或不允许停电的测量场合。

一、结构及原理

钳形电流表由一个互感器(变压器)和电流表组成,互感器的铁芯制成活动开口,且成钳形,活动部分与手柄相连,当紧握手柄时,电流互感器的铁芯张开,可将被测载流的导线置于钳中,成为电流互感器的一次绕组(原线圈)。关闭钳口,在电流互感器的铁芯中就有交变磁通通过,互感器的二次绕组(副线圈)中产生感应电流。电流表接于二次绕组两端,它的指针所指示的电流值与钳入的载流导线的工作电流成正比,可以直接从刻度盘上读出被测电流值。

二、钳形电流表的规格

钳形表有模拟指针式和数字式两种。标准型的检测范围:交流,直流均在20A到200A或400A左右,也有可以检测到2000A大电流的产品,另有可检测数mA的微小电流的漏电检测产品以及可以检测变压器电源,开关转换电源等正弦波意外的非正弦波的真有效值的产品。

三、钳形电流表的选型

1、首先应当明确被测量电流是交流还是直流,整流系钳形电流表只适用于测量波形失真较低、频率变化不大的工频电流,否则将产生较大的测量误差。对于电磁系钳形电流表来说,由于其测量机构可动部分的偏转性质与电流的极性无关,因此它既可以用于测量交流电流,也可用于测量直流电流,单准确度通常都比较低。钳形电流表的准确度主要有2.5级、3级、5级等几种,应当根据测量技术要求和实际情况进行选用。

2、对于数字式钳形电流表而言,其测量结果的读数直观且方便,并且测量功能也扩充了许多,如能测量电阻、二极管、电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率等参数,但是数字式钳形电流表在测量场合有较为严重的电磁干扰时,显示出的测量结果可能发生离散性的跳变。从而难以确认实际电流值;若使用指针式钳形电流表,由于磁电系机械表头本身所具有的阻尼作用,使得其本身对较强的电磁干扰的反应比较迟钝,在受到较强电磁干扰时表针充其量会产生小幅度的摆动,其示值范围比较直观,相对而言读数较容易。

四、钳形电流表使用前的检查

重点检查钳口上的绝缘材料(橡胶或塑料)有无脱落、破裂等现象;包括表头玻璃在内的整个外壳的完好与否,这些都直接关系着测量安全并涉及仪表的性能问题;还要检查零点是否正确,若表针不在零点时可通过调节机构调准;对于多用型钳形电流表,还应检查测试线和表棒有无损坏,要求导电良好、绝缘完好;对于数字式钳形电流表,还需检查表内电池的电量是否充足,不足时必须更新。

五、钳形电流表测量操作中的技术要点

1、安全性要求

1)我们在实际工作中常常要对低压导线或设备进行电流值的测量。在对配电装置中低压母线及其电气元件电流的测量中,一般低压母线排布的线间距离不够大,有的钳形电流表体形尺寸较大,测量时张开钳口就有可能引起相间短路或接地,倘若测量人员的姿势不稳或胳膊发生晃动,就更容易发生事故。所以,必须根据现场实际条件,在测量之前,采用合格的绝缘材料将母线及电气元件加以相间隔离,同时应注意不得触及其他带电部分。

2)在测量裸导线的电流时,如果不同相导线之间及导线与地之间的距离较小,若钳口绝缘不良或者绝缘套已经损坏,就很容易造成相与相之间、相与地之间短路事故。因此,通常规定不允许用钳形电流表测量裸导线的电流,如果必须测量,应当做好裸导线的绝缘隔离的安全准备工作,防止意外情况的发生。

3)对于多用钳形电流表,各项功能不得同时使用,比如在测量电流时,就不能同时测量电压,出于安全考虑,测试线必须从钳形电流表上拔下来。

4)在测量现场,各种器材均应井然有序,测量人员身体的各部分与带电体之间必须保持足够大的距离,至少不得小于安全距离(低压系统安全距离为0.1m-0.3m)。读数时,往往会不由自主地低头或探腰,这时要特别注意肢体,尤其是头部与带电部分之间的安全距离。

2、准确性要求

1)测量电流时,钳形电流表档位高低的选择应适当,最好使表针落到刻度尺的1/3以上的刻度上,因为表针的偏转角太小,刻度值不易分辨,影响测量的准确度。

2)被测导线要尽量放置在钳口内的中心位置上,如被测量导线过于偏斜,被测电流在钳口铁芯所产生的磁感应强度将会发生较大幅度的变化,直接影响测量的准确度,一般由于被测量导线在钳口内位置不当而造成的测量误差可达2%-5%。

3)为使读数准确,应使铁芯钳口两个面紧密闭合。如听到钳口发出的电磁噪声或把握钳形电流表的手有轻微震动的感觉,说明钳口端面结合不严密,此时应重新张、合一次钳口;如果杂声依然存在,应检查钳口端面有无污垢或锈迹,若有应将其清除干净,直至钳口结合良好为止。

4)对于数字式钳形电流表,尽管在使用前曾检查过电池的电量,但在测量过程中,也应当随时关注电池的电量情况,若发现电池电压不足(如出现低电压提示符号),必须在更换电池后再继续测量;如果测量现场存在电磁干扰,就必然会干扰测量的正常进行,故应设法排除干扰。能否正确地读取测量数据,也直接关系到测量的准确性。

5)对于指针式钳表的表头,首先应认准所选择的档位,其次认准所使用的是哪条刻度尺。观察表针所指的刻度值时,眼睛要正对表针和刻度以避免斜视,减小视差。数字式表头的显示虽然比较直观,但液晶屏的有效视角是很有限的,眼睛过于偏斜时很容易读错数字,还应当注意小数点及其所在的位置,这一点千万不能被忽视。

6)测量场所的温度异常或剧烈变化都将影响测量的准确度。因为温度的变化会使表计的误差增大,从而降低其准确度。钳形电流表受温度影响的原因主要是:由于温度变化改变了构成仪表关键结构件材料性能的结果。如环境温度变化后常使仪表产生反作用力矩的游丝的弹性发生变化,从而使仪表值随之产生变化,还可以使形成磁场的永久磁场的磁性发生变化,使仪表的作用力矩的大小发生变化。此外,由于环境温度的变化,构成仪表的线路的电阻,以及各种电子元件、半导体器件的参数均会产生变化,最终结果都将影响到测量的准确度。

7)测量过程中不能同时钳住两根或多根导线。测量小于5A以下的电流时,为了得到较准确的读数,若条件允许,可把导线多绕几圈放进钳口进行测量,但实际电流值应为读数除以放进钳口内的导线圈数。

3、保管放置要求

1)每次测量完毕后一定要把调节开关放在最大电流量程的位置,以防下次使用时,由于未经选择量程而造成仪表损坏。

2)要有专人保管,不用时应存放在环境干燥、温度适宜、通风良好、无强烈震动、无腐蚀性和有害成分的室内货架或柜子内加以妥善保管。

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